“比真鱼游得更好”蝠鲼潜水器登央视,保护珊瑚的监测仪器为何cos蝠鲼

在世界海洋日这一天,《央视军事》详细介绍了由西北工业大学研发的用于监测我国南海珊瑚礁生长情况的仿蝠鲼柔体潜水器。实际上,潜水器在4月亮相时就已经引起了足够的关注。蝠鲼型潜水器突破了仿生流体外形优化设计与胸鳍拍动的流固耦合仿真计算、运动中滑扑一体化推进设计、高相似多模态运动顺滑切换控制等多项关键技术。目前,研发团队推出了两种分别重达30公斤和720公斤的蝠鲼潜水器,并且已经在水下成功完成了200余次作业。新闻介绍,它“比真鱼游得更好”。
图片
蝠鲼潜水器,源于新闻视频
在各个领域,科学家都通过仿照生物的生理构造和工作原理创造了多种发明,那么,潜水器仿生的生物蝠鲼到底是一种什么生物,这样的奇特构造如何在海里游弋呢?
潜水器仿生的是阿氏前口蝠鲼。蝠鲼是鲨鱼的亲戚,同属于软骨鱼-板鳃亚纲,鲨鱼属于侧孔总目,蝠鲼则属于下孔总目。所谓侧孔和下孔,你可以理解为其鳃裂所在的位置,下孔总目中的鳐、魟、蝠鲼的鳃裂都位于腹面下方。前口蝠鲼,顾名思义,其吻部位于前方,区别于吻部位于腹面的下口蝠鲼。
图片
鲨鱼的鳃裂位于身体侧面
图片
蝠鲼的鳃裂位于腹面下方
阿氏前口蝠鲼背部呈水墨晕染的黑色,腹面白色,主要分布于印度洋-太平洋的热带和亚热带海域。其翼展也就是胸鳍宽度通常在3-3.5米之间,最大的个体能达到5.5米,体重接近一吨,这是体型仅次于双吻前口蝠鲼的世界第二大蝠鲼。
图片
阿氏前口蝠鲼
虽然体型巨大,但阿氏前口蝠鲼却以浮游生物为食,作为一种滤食性生物,它们张开大嘴将浮游生物连同海水吸入口中,再通过鳃裂将海水排出。对比蝠鲼潜水器在水里进行的方式,你会发现,几乎跟真正的蝠鲼一模一样,柔韧婀娜。
蝠鲼巨大的胸鳍犹如翅膀,通过拍打双翼,产生向前的推力,在水里“飞行”。除了游弋方式,潜水器也被设计成了蝠鲼上黑下白的体色,这样的体色构成有着反荫蔽(countershading)的功能——
虎鲸、海豚、企鹅等生物都拥有反荫蔽的体色。俯瞰一只游弋的蝠鲼,其背部的黑色和墨色的海水浑然一体,难以察觉;从水下仰视蝠鲼时,其腹部的白色有效地将它的轮廓隐藏于海面的光线中,其腹部的白色有效地将它的轮廓隐藏于海面的光线中;平视蝠鲼时,背部的深色在白色腹部形成的影子有效地平衡了两种颜色。对于掠食者和猎物双方,反荫蔽体色都有助于生存。
图片
有网友问:蝠鲼潜水器会被鲨鱼吃掉吗?在自然生境中,蝠鲼体型巨大,鲨鱼通常不会招惹自己的巨型亲戚。将用于监测珊瑚的潜水器设计成蝠鲼型,除了流体力学的优势, 也大大减少了对栖息于珊瑚礁生物的惊扰。这是由于阿氏前口蝠鲼本就是出没于珊瑚礁的生物,这种温柔的海洋巨人不是掠食者,它们与珊瑚鱼睦邻友好,有的珊瑚鱼甚至与蝠鲼形成互利共生关系,蝠鲼身上的寄生虫是这些鱼类的食物,因此,在珊瑚礁潜水时,你有时会看到蝠鲼停留在清洁站,享受清洁鱼的服务。